Цифровая система управления приборным производством. Автоматизация планирования

Введение

Возможно ли эффективное производство без эффективного управления? Представим картину, знакомую многим читателям: серьезный объем инвестиций, завод, построенный практически с нуля, просторные цеха заполнены передовым оборудованием. Высочайший уровень автоматизации производства. Все технологические процессы отлажены. Квалификация исполняющего персонала не вызывает ни малейших сомнений, а дисциплина сотрудников — на высоте. Кажется, что предприятию обеспечены успех и завоевание рынка. Ничего подобного! Без четко очерченных целей и планов по их достижению производство парализовано. Каждому уровню управления соответствует своя задача (таблица).

Технология разработки плана производства традиционна и может быть представлена такой последовательностью действий: сначала коммерческий директор представляет прогнозный план продаж на будущий год, из которого вырисовывается график поступления финансовых средств от клиентов. Если прогноз поступления денег соответствует точке зрения генерального директора, он задает следующий вопрос: «Какие ресурсы нужны для реализации данного плана?» С учетом профессионального опыта коммерческого директора, выражающегося обычно в корректном подборе коэффициента «Проси больше, все равно срежут», хорошем сочетании наглости, учета настроения руководителя в данный момент и реальных потребностей, вопрос с ресурсами для обеспечения продаж решается достаточно быстро. Любой руководитель понимает, что он является заложником правил бизнеса: если не давать требуемые средства, то это весомый повод для срыва плана поступления денег. Поэтому директор, как правило, слабо посопротивлявшись, соглашается. Следующий на очереди — начальник производства. С ним разговор простой и конкретный: «Что тебе нужно для того, чтобы обеспечить план продаж?» Начальник производства, кроме оборотных средств на закупку компонентов, комплектующих и материалов, также попросит ресурсы на модернизацию оборудования, ремонт помещения, расширение штатов. Приведенное описание, возможно, несколько грубо, но справедливо для большинства производственных предприятий.

Реализация задачи перспективного планирования

Давайте еще раз сформулируем цели и задачи.

1. Цель: разработать перспективный план производства на год.
2. Разработанный план будет служить основой для составления и первоочередного исполнения плана закупок компонентов, комплектующих и материалов. На плане-графике производства показана очередь наряд-заказов с перечнем наименований изделий, планируемой датой и временем начала и окончания их обработки.
3. В соответствии с изменениями текущей ситуации в целом, на рынке или с конкретным заказчиком план производства может и должен модифицироваться. Процесс модификации плана производства согласно динамике реальной ситуации называется оперативным планированием. Пример: заказчик прислал письмо с изменением объема заказа и/или даты его отгрузки, в связи с чем необходимо пересмотреть планы по срокам, объемам и очередности запуска партий.
4. В соответствии с модификацией планов производства будет изменяться и план закупок.
5. При оперативном управлении производством очередь наряд-заказов постоянно отслеживается по критерию возможности начала обработки следующего наряд-заказа (наличие компонентов, комплектующих и материалов на складе, готовность производства — окончание технологической подготовки; готовность конструкторской документации — окончание проведения всех изменений в соответствии с последними извещениями). При этом любая из указанных выше причин должна отложить запуск наряд-заказа и осуществить перестановку его в очереди.

Ничего принципиально нового: знакомая большинству руководителей нервная, кропотливая и объемная работа. Традиционно результатом этого труда были десятки квадратных метров таблиц и графиков формата А1-А0, которыми завешивались стены рабочих кабинетов. Зачастую целые отделы занимались их регулярной переделкой, следя за изменением ситуации. При этом удобство пользования подобным планом весьма ограничено, информативность невелика, а возможности поиска информации, оперативного обновления и временного масштабирования, без которых управление современным радиоэлектронным производством представляется практически невозможным, отсутствуют по определению!

Стояла задача создать универсальную программу автоматизированного сбора, анализа и вывода информации, позволяющую осуществлять перспективное планирование производства с учетом закладываемых параметров и выводить результат в числовом и графическом вариантах. А также снабдить данную программу удобным, привычным и хорошо читаемым интерфейсом.

Приложение получило рабочее название «Автопланировщик». Универсальность приложения выражается в возможности работы с различными программными продуктами, встречающимися на производствах, — 1С, Excel, «Редалит» и другими.

Планирование производства

Рис. 1. Структурная схема работы приложения автоматического планирования

При разработке плане-графика производства в процессе перспективного планирования последовательность действий (рис. 1) такова:

• Сбор данных о планируемых заказах. На этом этапе собирают всю информацию о планируемых заказах с достоверностью по крайней мере на уровне прогнозов. Например, потребность на определенный период (обычно на следующий год) от заказчиков.
• Обработка данных. На этом этапе данные ранжируются по важности и/или срочности изготовления. Так, чаще всего нельзя ни при каких обстоятельствах переносить сроки изготовления приборов по ГОЗ, соответственно, наряд-заказам на изготовление этих приборов присваивается наивысший приоритет.
• Определение срока готовности заказов. Срок готовности — «окончания обработки» по этапам техпроцесса — наряд-заказов определяется как дата отгрузки со склада готовой продукции. Причем необходимо учесть некоторый временной запас, определяемый обычно как «время пролеживания готовой продукции» на складе. Данный период должен учитывать объективное время:
  – на оформление документов при передаче готовой продукции на склад из цеха;
  – выдачу ее со склада готовой продукции заказчику.
  
  Кроме того, опытный плановик включит дополнительное время на компенсацию непредвиденных задержек. Нужно отметить, что при перспективном планировании наряд-заказы с наивысшим приоритетом формируются ретроспективно — «с конца», именно для обеспечения их готовности в установленный срок.
• Разбиение на наряд-заказы. Как правило, в договорах на поставку фигурирует объем поставки и дата отгрузки. Этих сведений достаточно, чтобы сформировать наряд-заказ:
  – наименование изделия и его децимальный номер;
  – количество изделий;
  – дата отгрузки (со склада готовой продукции).
  
  По указанным данным можно рассчитать время, необходимое на обработку наряд-заказа (рис. 2). Для этого запускается специальная программа математического моделирования, использующая среднестатистические данные для серийной продукции (например, методика точного расчета) или вычисляемые значения для новых изделий. Программа, расчетная математическая модель, настраивается:
  – на конкретное производство, раздел «Конфигурация оборудования»;
  – на конкретное изделие, раздел «Характеристики изделия»;
  – на технологию изготовления данного изделия, раздел «Технологический процесс»;
  – на наряд-заказ, раздел «Наряд-заказ».

  

  Рис. 2. Ввод параметров изделий и техпроцесса

  Система также позволяет:
  – разбивать партию на отдельные наряд-заказы. Используется для больших партий изделий;
  – «склеивать» два наряд-заказа. Такой прием используется в процессе оптимизации, чтобы уменьшить суммарное для двух наряд-заказов подготовительно-заключительное время;
  – вести «регулярный заказ». Например, ежемесячно в течение года (до 30 числа каждого месяца) со склада готовой продукции обеспечивать отгрузку 200 единиц продукции;
  – поддерживать неснижаемый остаток на складе готовой продукции. То же самое, что и «регулярный заказ», но не по одному, а по номенклатуре (группе) изделий.

• Разработка технологии. При подготовке технологии с помощью программы моделирования можно использовать как уже существующие, предварительно разработанные типовые технологические процессы, так и разработки новых. Кроме того, может применяться методика применения существующего типового технологического процесса в качестве шаблона с последующей его модификацией.
• Расчет времени обработки заказа. Выполняется программой математического моделирования при условии корректного ввода исходных данных. Результатом работы являются данные для размещения наряд-заказа во временном поле плана-графика производства (рис. 3). Отметим, что предлагаемый программный продукт выдает не просто усредненные данные для ориентировочного вычисления загрузки оборудования и персонала, а «осмысленные» цифры, учитывающие такие параметры, как:
  – время заполнения магазина;
  – время межоперационного пролеживания;
  – время ожидания и т. д.
  

  

  Рис. 3. Мониторинг выполнения наряд заказов по операциям

  Предлагаемая технология максимально учитывает обоснованные расчетами (а для серийных изделий и подтвержденные практикой) временные интервалы и нормативы, необходимые для проведения основных технологических и подготовительно-заключительных операций. А также позволяет провести оптимизацию процесса по критериям:
  – загрузка оборудования;
  – загрузка персонала;
  – снижение непроизводительных простоев;
  – оптимизация рабочего времени и т. д.
  Система учитывает, что одновременно в цеху идет обработка нескольких наряд-заказов. Что, с одной стороны, делает невозможным одновременное использование одного и того же основного технологического оборудования, определенного в разделе «Конфигурация оборудования», для обработки различных наряд-заказов. С другой стороны, учитывает возможность передачи на следующую технологическую операцию части наряд-заказа с точностью до заполненного магазина, не дожидаясь окончания обработки всей партии.

• Размещение заказа во временном поле. После окончания работы программы математического моделирования процесса обработки наряд-заказа можно отобразить ее на плане-графике (рис. 4а).

  

  Рис. 4. План-график расчета времени выполнения заказа: а) 1 этап; б) 2 этап; в) 3 этап

• Оптимизация размещения заказа во временном поле. Отраженный на плане-графике процесс обработки наряд-заказа размещается при первом проходе (на первом этапе) во временном поле с минимальными ограничениями:
  – при непрерывном цикле работы (7 дней в неделю 24 часа в сутки);
  – без учета выходных и праздничных дней;
  – без учета времени (в том числе и запланированного, на проведение планового технического обслуживания).
  Перед вторым проходом (в процессе оптимизации размещения наряд-заказа во временном поле) программа попросит подтверждения пользователя по следующим вопросам:
  – сменность работы;
  – продолжительность смены;
  – возможность переноса сроков окончания обработки наряд-заказа.
  Результат работы программы оптимизации размещения наряд-заказа во временном поле отражает ситуацию для односменной работы, 8-часового рабочего дня, 5-дневной рабочей недели и проведения планового технического обслуживания (рис. 4б).
• Групповая оптимизация размещения наряд-заказов во временном поле. В процессе перспективного планирования, как правило, трудно добиться загрузки производства на оптимальную, 70%-ную величину. Это связано с большой неопределенностью объемов производства и сроков их исполнения. Но, не имея такого, казалось бы, весьма далекого от реальности плана производства, работать еще сложней:
  – нельзя планировать закупки комплектующих, компонентов и материалов;
  – можно планировать только небольшое количество подтвержденных заказов, но их объем, как правило, не превышает 20-30% и предназначен в основном для обеспечения зарплатой рабочих и оплаты коммунальных платежей;
  – невозможно планировать развитие производства:
  • непонятны узкие места в технологической цепочке;
  • непонятно количество и квалификация персонала, необходимого для обеспечения технологического процесса;
  • непонятно обеспечение требований к технологическим помещениям (поддержание предусмотренного технологическим процессом класса чистоты зависит, как известно, от количества и мощности основного технологического оборудования и количества персонала);
  • непонятно количество вспомогательных помещений (раздевалок, душевых, туалетов).

После окончания разработки перспективный план согласовывается всеми заинтересованными сторонами и утверждается генеральным директором. В дальнейшем он становится основой для формирования плана закупок компонентов, комплектующих и материалов и оперативного планирования (рис. 4в).

Оперативное планирование

Перспективный план производства подвергается модификации обычно в следующих случаях:

• заказчик прислал договор (заказ в рамках договора) с изменениями (по отношению с прогнозом/потребностью, по которому рассчитывался перспективный план);
• заказчик прислал новый договор на новую (серийную) продукцию;
• заказчик предложил к рассмотрению и постановке на производство новую (серийную) продукцию;
• коммерческий отдел предприятия нашел нового заказчика с новой перспективной непрофильной продукцией. Необходимо проведение технологической подготовки производства и включение нового изделия в план;
• коммерческий отдел нашел нового заказчика на контрактную сборку (дополнительная загрузка производства для отдельных цехов/участков).

Любой из указанных случаев может стать причиной для изменения перспективного плана. Для принятия решения об изменении плана производства генеральный директор должен получить обоснованные предложения по его модификации. Этот процесс (модификация перспективного плана производства в соответствии с изменяющимися реальными условиями) обеспечивает программа оперативного планирования. Причем каждый раз план может быть пересчитан, в том числе и с заданием локальных и/или глобальных критериев оптимизации:

• Сменность работы по всему предприятию в целом или по отдельному производственному участку. Чаще всего это необходимо при обнаружении системой узкого места или «бутылочного горла» в технологической цепочке.
• Возможность работы в выходные дни. Для всего предприятия в целом это редко бывает эффективно, но для отдельных технологических операций, например селективной пайки и/или электротермотренировки, может оказаться весьма полезным.
• Перенос сроков проведения планового технического обслуживания (в том числе с организацией работы во внеурочное время и/или выходные дни).

Указанные мероприятия помогают повысить эффективность работы предприятия по таким критериям, как:

• объем производства;
• объем выработки;
• коэффициент загрузки оборудования;
• коэффициент загрузки персонала.

Следует отметить важный момент: чем эффективнее (лучше и точнее) работает процесс оперативного планирования, тем меньше изменений придется вносить в оперативное управление очередью наряд-заказов. А, как известно, любые срочные изменения в плане производства:

• нарушают ритмичность работы предприятия;
• увеличивают непроизводительные простои;
• снижают качество и надежность выпускаемой продукции;
• повышают дополнительные затраты.

Оперативное управление очередью заказов

Решение о запуске очередного наряд-заказа можно доверить системе управления, точнее, задаче оперативного управления очередью заказов. Перед запуском необходимо проверить готовность производства, включая:

• конструкторскую документацию с учетом изменений, проведенных в соответствии с последними извещениями;
• комплектное завершение технологической подготовки производства, в том числе готовность:
  – технологической оснастки;
  – управляющих программ для всего участвующего в процессе обработки наряд-заказа автоматического технологического, контрольного, инспекционного и испытательного оборудования;
  – технологической документации.
• наличие на центральном заводском складе всех компонентов, комплектующих и материалов для исполнения наряд-заказа.

Система заблокирует запуск очередного наряд-заказа, например, за сутки (период предварительной готовности настраивается в разделе «Конфигурация оборудования»), если нет готовности хотя бы по одной из указанных позиций. При этом будет автоматически откорректирована очередь наряд-заказов (рис. 5).

Рис. 5. Этапы формирования очереди наряд-заказов

Заключение

Одним из главных преимуществ данных приложений является высокий уровень адаптивности и совместимости с большинством существующих систем учета. Даже если на вашем предприятии нет полной системы цифрового управления, разработанной Группой компаний «Остек», данное приложение может быть установлено на персональный компьютер директора или начальника ПЭО и работать, опираясь на данные существующего учета.

Использование программного обеспечения автоматического планирования позволит:

• наладить ритмичную работу предприятия;
• обеспечить запланированный уровень качества и надежности выпускаемой продукции;
• сократить непроизводственные издержки;
• снизить себестоимость выпускаемой продукции;
• увеличить прибыль.

Программа не панацея, она не может и не должна исключить человека из процесса управления производством. Как появление удобных устройств и программ спутниковой навигации не уничтожило институт штурманов, так и «Автопланировщик» не заменит работу отдела планирования. Это инструмент, позволяющий сделать планирование быстрее, точнее, качественнее, в большем объеме и с меньшими затратами. Поэтому иллюстрацией к заключению статьи прекрасно подойдет фраза Адриано Челентано из кинофильма «Укрощение строптивого»:

— Нет, мне нужна другая машина.

— Какая же?

— Электронный калькулятор. Он будет работать за троих бухгалтеров и в три раза быстрее. 

Продолжение следует